乏燃料處理國際概覽及戰(zhàn)略意義

1、乏燃料處理的國際關(guān)系和戰(zhàn)略意義理科生環(huán)地 林楠 .Hello 1目錄1.乏燃料后處理的基本過程2.乏燃料后處理的國際概況3.發(fā)展乏燃料處理的戰(zhàn)略意義核 .2為了應(yīng)對化石燃料的短缺和保證能源安全，核電因其清潔性和高能量密度而受到青睞，進(jìn)入了一個積極發(fā)展期，由此也帶來了對核電站卸下的乏燃料進(jìn)行有效管理的問題。目前，對于乏燃料的管理，國際上主要有兩種戰(zhàn)略考慮：1.“一次通過”戰(zhàn)略2.“后處理”戰(zhàn)略今天，我主要介紹第二種方式的國際概況及其戰(zhàn)略意義。 .3.基本過程乏燃料又稱輻照核燃料。在反應(yīng)堆內(nèi)燒過的核燃料。核燃料在堆內(nèi)經(jīng)中子轟擊發(fā)生核反應(yīng)，經(jīng)一定時間從堆內(nèi)卸出。它含有大量未用完的可增殖材料238U或

2、232Th，未燒完的和新生成的易裂變材料239Pu、235U或233U以及核燃料在輻照過程中產(chǎn)生的镎、镅、鋦等超鈾元素，另外還有裂變元素90Sr、137Cs、99Tc等。經(jīng)過冷卻后把有用核素提取出來或把乏燃料直接貯存。1、冷卻與首端處理：冷卻將乏燃料組件解體，脫除元件包殼，溶解燃料芯塊等。2、化學(xué)分離：即凈化與去污過程，將裂變產(chǎn)物從U-Pu中清除出去,然后用溶劑淬取法將鈾-钚分離并分別以硝酸鈾酰和硝酸钚溶液形式提取出來。3、通過化學(xué)轉(zhuǎn)化還原出鈾和钚。4、通過凈化分別制成金屬鈾（或二氧化鈾）及钚（或二氧化钚）。420世紀(jì)50年代末、60年代初。比利時、法國、美國、意大利、聯(lián)邦德國、日本和印度等國

3、紛紛建立了乏燃料后處理研究設(shè)施、钚實驗室。并研發(fā)MOX料。70年代初法國和美國率先在實驗快堆內(nèi)考驗了MOX燃料組件。截至80年代。大多數(shù)已建成的快中子堆都成功地使用了MOX燃料。歐洲一些核工業(yè)國家也研究了在壓水堆(PWR)、沸水堆(BWR)和重水堆(HWR)中再循環(huán)使用的研究逐漸使MOX燃料在輕水堆中的應(yīng)用達(dá)到了工業(yè)規(guī)模。據(jù)截至2000年的統(tǒng)計，已有2 200套以上的MOX燃料組件在法國、德國和比利時等國家的30多個PWR和BWR中使用，平均燃耗達(dá)40 000 MWdt重金屬。美國自20世紀(jì)80年代停止發(fā)展核能后。乏燃料后處理也停止了發(fā)展?，F(xiàn)在沒有商業(yè)乏燃料后處理的能力。法國一直堅持發(fā)展核能，

4、并堅持走閉合循環(huán)的技術(shù)路線，是世界上后處理能力最強、經(jīng)驗最豐富的圍家。乏燃料處理的國際概況 .5截至2006年國外后處理狀況 .6 .截至2006年，全世界共建造了24座MOX燃料工廠其中輕水堆MOX燃料廠和增殖堆MOX燃料廠各占一半(不包括德國已關(guān)閉的2座MOX燃料工廠)。已取得生產(chǎn)許可證的有12座。目前MOX燃料廠生產(chǎn)重金屬能力約213 ta,MOX燃料在整個核燃料中的應(yīng)用比例約占2。MOX燃料在輕水堆中的使用：MOX燃料在水堆中使用的有法國、德國、13本、瑞士、比利時5圍，共40臺機組。法國是使用最多、經(jīng)驗最豐富的國家。法國EDF從1984年開始使用MOX組件，截至2005年共入堆1 1

5、00 tHM、2 400組MOX組件，大約相當(dāng)于58 tHM钚。MOX燃料在快中子堆中的使用：至2006年為止美國、俄羅斯、法國、英國、德國、日本和印度等7個國家共計建成大小鈉冷快堆18座。積累了數(shù)年的運行經(jīng)驗。目前僅有4個國家，即法國、俄羅斯、日本和印度有快堆在運行。英、美和德國都曾經(jīng)發(fā)展過快堆和MOX燃料工藝，有關(guān)設(shè)施都先后被拆除或封存起來。國際概況72.有利于環(huán)境保護(hù)與環(huán)境安全。實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。4.在國際核燃料合作中發(fā)揮更大的作用。.實施乏燃料后處理的 戰(zhàn)略意義1.有利于鈾資源的充分利用，實現(xiàn)核能資源可持續(xù)發(fā)展。3.實施閉合循環(huán)技術(shù)路線是提高我國核戰(zhàn)略地位，保持我核大國地位的重

6、要戰(zhàn)略措施。8 .1.當(dāng)前世界已經(jīng)運行的絕大多數(shù)核電站，燃料利用率很低，一般只利用天然鈾中06左右的能量難于滿足核電長期的可持續(xù)發(fā)展。如果實施閉合循環(huán)的技術(shù)路線，在鈾钚再循環(huán)階段。乏燃料中的鈾回收復(fù)用，使資源利用率由06左右提高到l左右，可緩解天然鈾資源的消耗。如閉合循環(huán)發(fā)展到快堆增殖循環(huán)，能把天然鈾中占997的鈾一238也充分利用起來，使資源利用率提高到60左右，是鈾钚再循環(huán)的60倍以上，是“一次通過”的100倍以上?？苫窘鉀Q核能發(fā)展的資源可持續(xù)發(fā)展問題。由于走閉合循環(huán)的技術(shù)路線?？纱蠓忍岣哜櫟馁Y源利用率，對我國的核能發(fā)展來說。走閉合循環(huán)的技術(shù)路線是解決核燃料長期、持續(xù)、穩(wěn)定、可靠供應(yīng)的

7、有效措施之一。提高資源利用率，減緩對鈾資源的需求，對解決我國鈾資源供應(yīng)問題具有重大的現(xiàn)實意義。92.實施核燃料閉合循環(huán)乏燃料后處理排放的高放廢物量比“一次通過”(將乏燃料當(dāng)成廢物直接進(jìn)行最終處置)的乏燃料廢物量要少得多，可大大降低長壽命放射性廢物的體積和潛在的放射性毒性，從而減少了廢物處置所需的空間。如果實施鈾钚再循環(huán)。最終處置量降低為“一次通過”的四分之一左右這就是說如“一次通過”要建四個最終地質(zhì)處置庫實，施鈾钚再循環(huán)建一個就可以了。如果實施快堆增殖循環(huán)。對高放廢物進(jìn)行分離。把分離出的長壽命裂變產(chǎn)物和次錒系核素，放到快堆中嬗變成短壽命的放射性物質(zhì)。余下仍需最終地質(zhì)處置的量就很少了，解決了核能

8、發(fā)展的環(huán)境生態(tài)可持續(xù)發(fā)展問題。 .10乏燃料處理核戰(zhàn)略意義 3.國家核戰(zhàn)略地位的兩個主要標(biāo)志：一個是敏感技術(shù)的掌握和水平：一個是核工業(yè)體系和核科技體系的完整性和水平。核工業(yè)的兩大敏感技術(shù)：一是屬核燃料循環(huán)前端的鈾濃縮技術(shù)；二是屬后端的乏燃料處理技術(shù)。伊朗的鈾濃縮活動已成為國際外交斗爭的焦點就表明了敏感技術(shù)的掌握在國際政治外交斗爭中的極端重要性。后處理技術(shù)同樣是個十分敏感的技術(shù)。一個國家對敏感技術(shù)掌握的能力和水平。是這個國家核威懾力量強弱的標(biāo)志。一個完整的核燃料循環(huán)工業(yè)體系。應(yīng)包含從搖籃到墳?zāi)沟娜^程。有前端有后端，是全面的、完整的，所包含的各個主要環(huán)節(jié)都應(yīng)該有且具有相當(dāng)?shù)乃＿@樣才能算是保持了

9、核大國的地位。按核電中長期發(fā)展規(guī)劃的要術(shù)，堅持走核燃料閉合循環(huán)路線。適度超前發(fā)展。不僅為保證核電發(fā)展提供核燃料支持，而且也能加快提高乏燃料后處理水平，提高核工業(yè)體系的完整性和水平，從而提高我國核大國戰(zhàn)略地位。乏燃料后處理廠是實施閉合循環(huán)的首要的核心環(huán)節(jié)，適度超前發(fā)展，首要的就是要建立與核電加速發(fā)展相匹配的大型乏燃料處理及配套的MOX元件制造廠。 .11 4.本世紀(jì)初。世界核電出現(xiàn)復(fù)蘇跡象，許多發(fā)展中國家提出了發(fā)展核電的要求。同時為解決相應(yīng)的核燃料供應(yīng)問題，核擴散的危險大大增加。既要支持發(fā)展中國家發(fā)展核電的要求，又要更可靠防止核擴散。這個矛盾如何解決，已成為世界核能發(fā)展的焦點，甚至是國際外交活動的熱點。 目前國際上已提出了一些解決方案：如IAEA提出的核能利用新框架、美國提出GNEP計劃、俄羅斯提出的國際核燃料中心等。 各方案的共同點：一是要建立核燃料的多邊國際合作機制；二是要求國際原子能機構(gòu)發(fā)揮更多的作用：三是按市場經(jīng)濟(jì)原則有生產(chǎn)供應(yīng)能力的國家成為供應(yīng)者，沒有生產(chǎn)供應(yīng)能力的國家，作為使用者。在承諾放棄鈾濃縮和后處理活動條件下，獲得核燃料的可靠供應(yīng)。核燃料的多邊國際合作機制。要在防核擴散條件下支持發(fā)展中國家發(fā)展核能。看來是大勢所趨，是個好事；但同時又會將國際核燃料的生產(chǎn)和供應(yīng)